ساخت زنبور رباتیک که در همه جهات پرواز می‌کند

به گزارش گروه علم و آموزش هیچ یک از تارنمای اخبار علمی ساینس دیلی، محققان یک زنبور رباتیک ساخته اند که می تواند به طور کامل در همه جهات پرواز کند. چهار بال نمونه اولیه این زنبور عسل رباتیک، از الیاف کربن و مایلار (نوعی پلی استر) ساخته شده و دارای چهار عملگر سبک وزن برای کنترل هر بال است. این زنبور رباتی اولین نمونه ای است که بطور استوار در همه جهات پرواز می کند و شامل حرکت چرخشی حول محور قائم است که می تواند ۶ درجه حرکت آزاد را که یک حشره پرنده معمولی نشان می دهد، انجام دهد.

این یک زنبور رباتیک که می تواند به طور کامل در همه جهات پرواز کند، توسط محققان دانشگاه ایالتی واشنگتن ساخته شده است.

این محققان به سرپرستی «نستور او پرز آرانسیبیا» استادیار دانشکده مهندسی مکانیک و مواد دانشگاه واشنگتن، نتایج این مطالعه را در کنفرانس بین المللی رباتیک و اتوماسیون ارائه می کنند.

آرانسیبیا گفت: پژوهشگران بیش از ۳۰ سال است که در تلاش برای ساخت حشرات مصنوعی پرنده هستند. این حشرات مصنوعی روزی می توانند کاربردهای بسیاری، از جمله گرده افشانی مصنوعی، عملیات های نجات و امداد در محیط های کوچک، تحقیقات زیست سی یا نظارت بر محیط زیست، از جمله در محیط های سخت، داشته باشند.

اما برخاستن و فرود آمدن ربات‌های کوچک، نیاز به توسعه کنترل‌کننده‌هایی دارد که مانند مغز حشرات عمل کند. این طرح، ترکیبی از طراحی و کنترل رباتیک است. کنترل طراحی نوعی مغز مصنوعی است. برخی آن را فناوری پنهان می نامند، اما بدون آن مغزهای ساده، هیچ چیزی کار نمی کند.

محققان در ابتدا یک زنبور رباتیک با دو بال ساختند، اما حرکت این حشره رباتیک محدود بود. این محققان در سال ۲۰۱۹ برای اولین بار یک ربات با چهار بال ساختند که به اندازه کافی سبک باشد تا بتواند از زمین برخیزد. محققان برای انجام دو مانور حرکت چرخشی یا غلتیدن، بال‌های جلویی را به روشی متفاوت از بال‌های عقب برای حرکت چرخشی و بال‌های راست را به روشی متفاوت از بال‌های چپ برای غلت زدن بال می زند و گشتاور ایجاد می‌کنند که ربات را روی دو محور اصلی خود به اطراف می‌چرخاند.

اما توانایی کنترل حرکت پیچیده چرخشی حول محور قائم بسیار مهم است. ربات بدون این توانایی، از کنترل خارج می‌شود و نمی‌تواند روی یک نقطه تمرکز کند و در نتیجه سقوط می کند.

وی گفت: اگر زنبور نتواند این حرکت پیچیده را کنترل کند، بسیار محدود می شود. زنبور در جایی که گل قرار دارد، هنگامی که تلاش می کند به گل برسد، دور خود می چرخد. داشتن تمام درجات حرکت برای مانور فرار یا ردیابی اجسام بسیار مهم است.

این سامانه بسیار ناپایدار است و مشکل فوق العاده سخت است. سال‌های متمادی، ایده‌های نظری در مورد چگونگی کنترل حرکت چرخشی حول محور قائم مطرح شد، اما به دلیل محدودیت‌هایی، تحقق نیافت.

محققان برای اینکه ربات به صورت کنترل‌شده بپیچد، از حشرات الهام گرفتند. آنها همچنین تعداد دفعاتی را که ربات می تواند هر ثانیه بال بزند از ۱۰۰ بار به ۱۶۰ بار در ثانیه افزایش دادند.

بخشی از راه حل، طراحی فیزیکی ربات بود و محققان یک طرح جدید برای کنترل کننده که مغزی است که به ربات می گوید چه کاری انجام دهد، ابداع کردند.

این زنبور رباتی با وزن ۹۵ میلی‌گرم و طول بال‌ ۳۳ میلی‌متر، بزرگ‌تر از زنبور واقعی با ۱۰ میلی‌گرم وزن است و بر خلاف حشرات واقعی، فقط می تواند حدود پنج دقیقه هر بار به طور مستقل پرواز کند، بنابراین بیشتر از طریق کابل به منبع برق متصل می شود. محققان همچنین در حال کار روی توسعه انواع دیگری از ربات های حشره، از جمله خزنده ها و حشرات آب پیما هستند.